2. Determinar el polinomio de Taylor de segundo orden alrededor del punto \( x_{0}=1 \), para la función \( f(x)=(x-1) \ln x \). Utilizar el polinomio encontrado para aproximar \( f(0.5) \). 3. Calcular el polinomio de Maclaurin de cuarto orden de \( f(x)=\ln (1+x) \). Utilizar el resultado para
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Solución
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The Deep Dive
Para encontrar el polinomio de Taylor de segundo orden alrededor del punto \( x_{0}=1 \) para la función \( f(x)=(x-1) \ln x \), primero calculamos las derivadas de \( f(x) \) en \( x=1 \). La primera derivada \( f'(x) \) es \( \ln x + 1 - \frac{1}{x} \) y evaluándola en \( x=1 \) nos da \( 0 \). La segunda derivada \( f''(x) \) resulta ser \( \frac{1}{x} \), que evaluada en \( x=1 \) da \( 1 \). Entonces, el polinomio de Taylor de segundo orden es \( P(x) = 0 + 0(x-1) + \frac{1}{2}(x-1)^2 = \frac{1}{2}(x-1)^2 \). Para aproximar \( f(0.5) \), sustituimos en el polinomio: \( P(0.5) = \frac{1}{2}(0.5-1)^2 = \frac{1}{2}(0.5^2) = \frac{1}{8} = 0.125 \). Para el polinomio de Maclaurin de cuarto orden de \( f(x)=\ln(1+x) \), comenzamos evaluando las derivadas: \( f(0)=0 \), \( f'(0)=1 \), \( f''(0)=-\frac{1}{2} \), \( f'''(0)=\frac{1}{6} \), y \( f^{(4)}(0)=-\frac{1}{24} \). Con ello, el polinomio de Maclaurin es \( P(x) = x - \frac{x^2}{2} + \frac{x^3}{6} - \frac{x^4}{24} \). Esto simplifica la evaluación de \( \ln(1+x) \) para valores cercanos a cero, siendo útil en cálculos matemáticos en campos como la ingeniería y la economía.